多級泵

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多級泵技術

[分享]泵的基礎知識大全

今天給大家分享的是周傑倫的《晴天》,一首簡簡單單的歌曲把大家帶回那個單純的校園年代,小編也希望大家心裏每天都有是晴天。

今天給大家帶來是有關泵的基礎知識,希望大家有所提高。

一、什麽是泵?

泵是輸送液體或使液體增壓的機械。它將原動機的機械能或其他外部能量傳送給液體,使液體能量增加。

泵主要用來輸送水、油、酸堿液、乳化液、懸乳液和液態金屬等液體,也可輸送液、氣混合物及含懸浮固體物的液體。

泵通常可按工作原理分为容积式泵、动力式泵和其他类型泵三类。除按工作原理分类外,还可按其他方法分类和命名。如,按驱动方法可分为电动泵和水轮泵等;按结构可分为单级泵和多級泵;按用途可分为锅炉给水泵和计量泵等;按输送液体的性质可分为水泵、油泵和泥浆泵等。

泵的各個性能參數之間存在著一定的相互依賴變化關系,可以畫成曲線來表示,稱爲泵的特性曲線,每一台泵都有自己特定的特性曲線。

二、泵的定義與曆史來源

泵是輸送液體或使液體增壓的機械。廣義上的泵是輸送流體或使其增壓的機械,包括某些輸送氣體的機械。泵把原動機的機械能或其他能源的能量傳給液體,使液體的能量增加。

水的提升对于人类生活和电影日本强奷在线播放都十分重要。古代已有各种提水器具,如埃及的链泵(前17世纪)、中国的桔槔(前17世纪)、辘轳(前11世纪)、水车(公元1世纪) ,以及公元前3世纪古希腊阿基米德发明的螺旋杆等。公元前200年左右,古希腊工匠克特西比乌斯发明了最原始的活塞泵-灭火泵。早在1588年就有了关于4叶片滑片泵的记载, 以后陆续出现了其他各种回转泵 。1689年,法国的D.帕潘发明了4叶片叶轮的蜗壳離心泵。

1818年 ,美国出现了具有径向直叶片 、半开式双吸叶轮和蜗壳的離心泵。1840~1850年,美国的H.R.沃辛顿发明了泵缸和蒸汽缸对置的蒸汽直接作用的活塞泵,标志着现代活塞泵的形成。1851~1875年,带有导叶的多级離心泵相继发明,使发展高揚程離心泵成为可能。随后,各种泵相继问世。随着各种先进技术的应用,泵的效率逐步提高,性能范围和应用也日渐扩大。

三、泵的分類

(一)工作原理

1)工作原理可分爲又分爲葉片式、容積式和其它形式。

①葉片式泵,依靠旋轉的葉輪對液體的動力作用,把能量連續地傳遞給液體,使液體的動能(爲主)和壓力能增加,隨後通過壓出室將動能轉換爲壓力能,又可分爲離心泵、軸流泵、部分流泵和旋渦泵等。

②容積式泵,依靠包容液體的密封工作空間容積的周期性變化,把能量周期性地傳遞給液體,使液體的壓力增加至將液體強行排出,根據工作元件的運動形式又可分爲往複泵和回轉泵。

③其他類型的泵,以其他形式傳遞能量。如射流泵依靠高速噴射的工作流體將需輸送的流體吸入泵後混合,進行動量交換以傳遞能量;水錘泵利用制動時流動中的部分水被升到一定高度傳遞能量;電磁泵是使通電的液態金屬在電磁力作用下産生流動而實現輸送。另外,泵也可按輸送液體的性質、驅動方法、結構、用途等進行分類。

2)按工作葉輪數目來分類

① 单级泵:即在泵轴上只有一个叶轮。

② 多級泵:即在泵轴上有两个或两个以上的叶轮,这时泵的总揚程为n个叶轮产生的揚程之和。

3)按工作壓力來分類

① 低压泵:压力低于100米水柱;

② 中压泵:压力在100~650米水柱之间;

③ 高压泵:压力高于650米水柱。(多级離心泵可达2800m)

4)按葉輪進水方式來分類

① 单侧进水式泵:又叫单吸泵,即叶轮上只有一个进水口;

② 双侧进水式泵:又叫双吸泵,即叶轮两侧都有一个进水口。它流量比单吸式泵大一倍,可以近似看作是二个单吸泵叶轮背靠背地放在了一起。

5)按泵殼結合縫形式來分類

① 水平中开式泵:即在通过轴心线的水平面上开有结合缝。(最常见的水平中开泵是双吸泵)

② 垂直结合面泵:即结合面与轴心线相垂直。

6)按泵軸位置來分類

① 卧式泵:泵轴位于水平位置。

② 立式泵:泵轴位于垂直位置。

7)按葉輪出來的水引向壓出室的方式分類

① 蜗壳泵:水从叶轮出来后,直接进入具有螺旋线形状的泵壳。

② 导叶泵:水从叶轮出来后,进入它外面设置的导叶,之后进下一级或流入出口管。(常用于多級泵和轴流泵)

四、泵在各個領域中的應用

從泵的性能範圍看,巨型泵的流量每小時可達幾十萬立方米以上,而微型泵的流量每小時則在幾十毫升以下;泵的壓力可從常壓到高達19.61Mpa(200kgf/cm2)以上;被輸送液體的溫度最低達-200攝氏度以下,最高可達800攝氏度以上。泵輸送液體的種類繁多,諸如輸送水(清水、汙水等)、油液、酸堿液、懸浮液、和液態金屬等。

在化工和石油部門的生産中,原料、半成品和成品大多是液體,而將原料制成半成品和成品,需要經過複雜的工藝過程,泵在這些過程中起到了輸送液體和提供化學反應的壓力流量的作用,此外,在很多裝置中還用泵來調節溫度。

在農業生産中,泵是主要的排灌機械。我國農村幅原廣闊,每年農村都需要大量的泵,一般來說農用泵占泵總産量一半以上。

在礦業和冶金工業中,泵也是使用最多的設備。礦井需要用泵排水,在選礦、冶煉和軋制過程中,需用泵來供水先等。

在電力部門,核電站需要核主泵、二級泵、三級泵、熱電廠需要大量的鍋爐給水泵、冷凝水泵、循環水泵和灰渣泵等。

在國防建設中,飛機襟翼、尾舵和起落架的調節、軍艦和坦克炮塔的轉動、潛艇的沈浮等都需要用泵。高壓和有放射性的液體,有的還要求泵無任何泄漏等。

在船舶制造工業中,每艘遠洋輪上所用的泵一般在百台以上,其類型也是各式各樣的。其它如城市的給排水、蒸汽機車的用水、機床中的潤滑和冷卻、紡織工業中輸送漂液和染料、造紙工業中輸送紙漿,以及食品工業中輸送牛奶和糖類食品等,都需要有大量的泵。

總之,無論是飛機、火箭、坦克、潛艇、還是鑽井、采礦、火車、船舶,或者是日常的生活,到處都需要用泵,到處都有泵在運行。正是這樣,所以把泵列爲通用機械,它是機械工業中的一類生要电影日本强奷在线播放。

五、泵的基本參數表征

泵主要性能的基本參數有以下幾個:

1、流量Q

流量是泵在單位時間內輸送出去的液體量(體積或質量)。

體積流量用Q表示,單位是:m3/s,m3/h,l/s等。

質量流量用Qm表示,單位是:t/h,kg/s等。

質量流量和體積流量的關系爲:

Qm=ρQ

式中ρ——液體的密度(kg/m3,t/m3),常溫清水ρ=1000kg/m3。

2、揚程H

揚程是泵所抽送的單位重量液體從泵進口處(泵進口法蘭)到泵出口處(泵出口法蘭)能量的增值。也就是一牛頓液體通過泵獲得的有效能量。其單位是N·m/N=m,即泵抽送液體的液柱高度,習慣簡稱爲米。

3、轉速n

轉速是泵軸單位時間的轉數,用符號n表示,單位是r/min。

4、汽蝕余量NPSH

汽蝕余量又叫淨正吸頭,是表示汽蝕性能的主要參數。汽蝕余量國內曾用Δh表示。

5、功率和效率

泵的功率通常是指輸入功率,即原動機傳支泵軸上的功率,故又稱爲軸功率,用P表示;

泵的有效功率又稱輸出功率,用Pe表示。它是單位時間內從泵中輸送出去的液體在泵中獲得的有效能量。

因爲揚程是指泵輸出的單位重液體從泵中所獲得的有效能量,所以,揚程和質量流量及重力加速度的乘積,就是單位時間內從泵中輸出的液體所獲得的有效能量——即泵的有效功率:

Pe=ρgQH(W)=γQH(W)

式中ρ——泵輸送液體的密度(kg/m3);

γ——泵輸送液體的重度(N/m3);

Q——泵的流量(m3/s);

H——泵的揚程(m);

g——重力加速度(m/s2)。

軸功率P和有效功率Pe之差爲泵內的損失功率,其大小用泵的效率來計量。泵的效率爲有效功率和軸功率之比,用η表示。

舉例:

流量 200 l/s,揚程37.5m ,选用水泵型號ASP200B ,叶轮直径360mm 转速 1450RPM,效率87% 工况点軸功率 84.5kW.

如果轉速變爲1000RPM,根據相似定律此時流量和揚程及功率爲多少?

N1 = 1450RPM, N2 = 1000RPM

Q1= 200l/s Q2 = Q1 x N2/N1 = 200×1000/1450= 138l/s

H1 = 37.5m H2 = H1 x (N2/N1)2 =37.5 ×(1000/1450)2 = 17.8m

P1 = 84.5kW P2 = P1 x (N2/N1)3= 84.5×(1000/1450)3 = 27.7kW

六、什麽叫流量?用什麽字母表示?如何換算?

单位时间内泵排出液体的体积叫流量,流量用Q表示,计量单位:立方米/小时(m3/h),升/秒(l/s), L/s=3.6 m3/h=0.06 m3/min=60L/min

G=Qρ G为重量 ρ为液体比重

例:某台泵流量50 m3/h,求抽水时每小时重量?水的比重ρ为1000公斤/立方米。

解:G=Qρ=50×1000(m3/h·kg/ m3)=50000kg / h=50t/h

七、什麽叫揚程?用什麽字母表示?用什麽計量單位?和壓力的換算及公式?

单位重量液体通过泵所获得的能量叫揚程。泵的揚程包括吸程在内,近似为泵出口和入口压力差。揚程用H表示,单位为米(m)。泵的压力用P表示,单位为Mpa(兆帕),H=P/ρ.如P为1kg/cm2,则H=(lkg/ cm2)/(1000kg/ m3) H=(1kg/ cm2)/(1000公斤/m3)=(10000公斤/m2)/1000公斤/m3=10m

1Mpa=10kg/c m2,H=(P2-P1)/ρ (P2=出口压力 P1=进口压力)

八、什麽叫汽蝕余量?什麽叫吸程?各自計量單位表示字母?

泵在工作時液體在葉輪的進口處因一定真空壓力下會産生汽體,汽化的氣泡在液體質點的撞擊運動下,對葉輪等金屬表面産生剝蝕,從而破壞葉輪等金屬,此時真空壓力叫汽化壓力,汽蝕余量是指在泵吸入口處單位重量液體所具有的超過汽化壓力的富余能量。單位用米標注,用(NPSH)r。吸程即爲必需汽蝕余量Δh:即泵允許吸液體的真空度,亦即泵允許的安裝高度,單位用米。

吸程=標准大氣壓(10.33米)-汽蝕余量-安全量(0.5米)

標准大氣壓能壓管路真空高度10.33米。

例如:某泵必需汽蝕余量爲4.0米,求吸程Δh?

解:Δh=10.33-4.0-0.5=5.83米

九、什麽是水泵的汽蝕現象以及其産生原因

1、汽蝕

液體在一定溫度下,降低壓力至該溫度下的汽化壓力時,液體便産生汽泡。把這種産生氣泡的現象稱爲汽蝕。

2、汽蝕潰滅

汽蝕時産生的氣泡,流動到高壓處時,其體積減小以致破滅。這種由于壓力上升氣泡消失在液體中的現象稱爲汽蝕潰滅。

3、産生汽蝕的原因及危害

泵在運轉中,若其過流部分的局部區域(通常是葉輪葉片進口稍後的某處)因爲某種原因,抽送液體的絕對壓力降低到當時溫度下的液體汽化壓力時,液體便在該處開始汽化,産生大量蒸汽,形成氣泡,當含有大量氣泡的液體向前經葉輪內的高壓區時,氣泡周圍的高壓液體致使氣泡急劇地縮小以至破裂。在氣泡凝結破裂的同時,液體質點以很高的速度填充空穴,在此瞬間産生很強烈的水擊作用,並以很高的沖擊頻率打擊金屬表面沖擊應力可達幾百至幾千個大氣壓,沖擊頻率可達每秒幾萬次,嚴重時會將壁厚擊穿。

4、汽蝕過程

在水泵中産生氣泡和氣泡破裂使過流部件遭受到破壞的過程就是水泵中的汽蝕過程。水泵産生汽蝕後除了對過流部件會産生破壞作用以外,還會産生噪聲和振動,並導致泵的性能下降,嚴重時會使泵中液體中斷,不能正常工作。

十、什麽是泵的特性曲線?

通常把表示主要性能參數之間關系的曲線稱爲離心泵的性能曲線或特性曲線,實質上,離心泵性能曲線是液體在泵內運動規律的外部表現形式,通過實測求得。特性曲線包括:流量-揚程曲線(Q-H),流量-效率曲線(Q-η),流量-功率曲線(Q-N),流量-汽蝕余量曲線(Q-(NPSH)r),性能曲線作用是泵的任意的流量點,都可以在曲線上找出一組與其相對的揚程,功率,效率和汽蝕余量值,這一組參數稱爲工作狀態,簡稱工況或工況點,離心泵最高效率點的工況稱爲最佳工況點,最佳工況點一般爲設計工況點。一般離心泵的額定參數即設計工況點和最佳工況點相重合或很接近。在實踐選效率區間運行,即節能,又能保證泵正常工作,因此了解泵的性能參數相當重要。

十一、什麽叫泵的效率?公式如何?

指泵的有效功率和軸功率之比。η=Pe/P

泵的功率通常指輸入功率,即原動機傳到泵軸上的功率,故又稱軸功率,用P表示。

有效功率即:泵的揚程和質量流量及重力加速度的乘積。

Pe=ρg QH (W) 或Pe=γQH/1000 (KW)

ρ:泵輸送液體的密度(kg/m3)

γ:泵输送液体的重度 γ=ρg (N/ m3)

g:重力加速度(m/s)

质量流量 Qm=ρQ (t/h 或 kg/s)

十二、什麽是泵的全性能測試台?

能通過精密儀器准確測試出泵的全部性能參數的設備爲全性能測試台。國家標准精度爲B級。流量用精密蝸輪流量計測定,揚程用精密壓力表測定。吸程用精密真空表測定。功率用精密軸功率機測定。轉速用轉速表測定。效率根據實測值:n=rQ102計算。

十三、泵的选型选型依据:我们要选择什么样的泵,需要哪些条件依据 ?

1、介質的特性:介質名稱、密度、粘度、腐蝕性、毒性等。

a. 介质名称:清水、污水、石油等。当介质含气量>75%时,最好选用齿轮泵或者螺杆泵。

b. 密度:

離心泵的流量與密度無關;

離心泵的揚程與密度無關;

離心泵的效率不隨密度改變;

當密度≠1000Kg/m3時,電機的功率應該爲一般功率與介質相對清水密度比的乘積,以防電機過載超流。

c. 粘度:

介質的粘度對泵的性能影響很大,粘度過大時,泵的壓頭(揚程)減小,流量減小,效率下降,泵的軸功率增大。

當粘度增加時,泵的揚程曲線下降,最佳工況的揚程和流量均隨之下降,而功率則隨之上升,因而效率降低。一般樣本上的參數均爲輸送清水時的性能,當輸送粘性介質時應進行換算。

d. 腐蚀性:介质有腐蚀时,采用抗腐蚀性能好的材料。

e. 毒性:考虑密封方式,可采用干气密封等。

2、介質中所含固體的顆粒直徑、含量多少。

根據顆粒直徑、含量多少,可選擇采用單流道、雙流道、多流道形式的葉輪。顆粒含量>60%時,考慮采用渣漿泵。

3、介質溫度:(℃)

高溫介質需考慮密封材料的選擇及材料的熱膨脹系數。介質溫度偏低時,考慮采用低溫潤滑油和低溫電機。

4、所需要的流量(Q)

a、如果生産工藝中已給出最小、正常、最大流量,應按最大流量考慮。

b、如果生産工藝中只給出正常流量,應考慮留有一定的余量。

c、如果基本數據只給質量流量,應換算成體積流量。

5、揚程:

水泵的揚程大约为提水高度的1.15~1.2倍(使用于补水泵只给出系统图需要计算揚程的状况) 。

如遇到只給出最小流量、最大流量及相對應的揚程,應盡可能按大流量選擇。

因爲:

a、高揚程的泵用于低揚程,便會出現流量過大,導致電機超載,若長時間運行,電機溫度升高,甚至燒毀電機。

b、小流量泵在大流量下运行时,会产生汽蚀,泵长时间汽蚀,影响水泵过流部件的寿命。十四、泵的汽蚀1、汽蝕形成

泵在運轉中,抽送液體的絕對壓力降低到當時溫度下的該液體汽化壓力時,液體便在該處開始汽化,形成氣泡,當含有大量氣泡的液體流進葉輪內的高壓區時,氣泡周圍的高壓液體致使氣泡急劇地縮小以至破裂。在氣泡破裂的同時,液體質點以很高的速度填充空穴,在此瞬間産生很強烈的水擊作用,並以很高的沖擊頻率打擊金屬表面,沖擊應力可達幾百至幾千個大氣壓,沖擊頻率可達每秒幾萬次,嚴重時會將壁擊穿。

2.汽蝕的危害

a、葉輪上留下打擊狀的坑;影響葉輪的使用壽命。

b、設備産生振動。

c、增加噪音。

d、輕微的汽蝕只會造成水泵效率或揚程的降低。低比轉速泵隨汽蝕性能下降明顯,高比轉速泵,當汽蝕達到一定程度時,性能開始下降。

e、 严重的汽蚀会产生很强的噪音,并缩短水泵的使用寿。

f、 估算来讲,损失最大占设计揚程的3%。

g、 对于多级水泵, 汽蚀只会对第一级叶轮产生影响。

3、泵汽蝕的基本關系式爲:

NPSHc≤NPSHr≤[NPSH]≤NPSHa

式中:

NPSHa—裝置汽蝕余量又叫有效汽蝕余量,是指在現場條件下的汽蝕余量。它可也根據系統的設計圖紙計算出來,越大越不易汽蝕;

NPSHr—泵汽蝕余量,又叫必需的汽蝕余量,是指水泵的一個特性數據,它是由水泵制造廠商提供的。該數值在水泵的性能圖表中已經被標示出來,越小泵抗汽蝕性能越好;

NPSHc—臨界汽蝕余量,是指對應泵性能下降一定值的汽蝕量;

[NPSH]—許用汽蝕余量,是確定泵使用條件用的汽蝕余量。

为保证系统的安全运行:实际汽蝕余量值(NPSHa)必须要 高于 设计汽蝕余量值(NPSHr)。即:NPSHa > NPSHr。

4.实际汽蝕余量(NPSHa)的计算公式 :

NPSHa = (Hz-Hf) +(Hp–Hvp)

其中:

Hp = 水泵入口处液体表面的绝对压力 (m)

Hz = 液体距离水泵中心线的静态高差 (m)

注: 对于立式水泵 以第一级叶轮的中心线为准。

Hf = 管路系统入口处摩擦和入口损失包括动压头。(m)

Hvp = 在水泵工作温度下的液体蒸汽压力。(m)

如果NPSHA數值很小,建議選擇:

更大一些型號的水泵或轉速更慢一些的水泵。

5、防止汽蝕的措施

防止泵發生汽蝕從兩方面考慮,即增大NPSHa和減小NPSHr,常用的以下幾種方法。

a、減小幾何吸上高度hg(或增加幾何倒灌高度);

△h=10m- NPSH-∑h

∑h:管路阻力,也叫安全系數,取:0.5~1.0m水柱

△h:吸程

b、增加管徑,盡量減小管路長度,彎頭和附件等;

c、盡量調小流量,防止泵長時間在大流量下運行;

d、在同樣轉速和流量下,采用雙吸泵,因減小進口流速、泵不易發生汽蝕;

e、加誘導輪或增加葉輪進口處的光潔度。

f、對于在苛刻條件下運行的泵,爲避免汽蝕破壞,可使用耐汽蝕材料。

十五、常見及需要注意的問題

1、電機的選擇

電機的選擇要留有一定的安全余量。國內廠家經驗做法:

2、離心泵啓動時要關閉出口閥,軸流泵啓動時要打開出口閥。

因離心泵啓動時,泵的出口管路內還沒水,因此還不存在管路阻力和提升高度阻力,在泵啓動後,泵揚程很低,流量很大,此時泵電機(軸功率)輸出很大(據泵性能曲線),很容易超載,就會使泵的電機及線路損壞,因此啓動時要關閉出口閥,才能使泵正常運行。

離心泵在零流量時,軸功率爲額定工況下軸功率的30%~90%。

軸流泵在零流量時,軸功率爲額定工況下軸功率的140%~200%。

所以軸流泵要開閥啓動。

3、泵啓動前要檢查泵軸運動是否正常,是否有卡死想象。點動電機,看運轉方向是否正確。

4、泵安裝時,泵進出口管路上不能承重。泵軸對中要在注滿水的

條件下進行。

5、潛水排汙泵長期不用時,應清洗並吊起置于通風幹燥處,注意防凍。若置于水中,每15天至少運轉30min(不能幹磨),以檢查其功能和適應性。

決定機械密封壽命長短的關鍵點

水泵设计 (轴是否偏移, 軸承负载和軸承座的同心度…)

安装 (轴对中是否保持… )

工作点 (是否在高效区, 如在可延长机械密封寿命)

表面材料 (适合介质,碳化硅、碳化钨)

密封润滑 (润滑不好可缩短密封寿命)

应用场合 (如果在高温、高压场合, 密封寿命缩短)

軸承

軸承寿命与其承受负荷有关。

通常情况下軸承寿命为 50,000 hrs (大约6年 24 x 7)

高负荷軸承设计寿命可达10万小时

决定軸承寿命长短的关键点

軸承荷载在设计点

水泵是否在高效区工作 (在高效区工作可延长軸承寿命).

安裝/水泵軸對中/泵室

由汽蚀或其他系统原因引起水泵振动将缩短軸承寿命

十六、空調水泵的變頻控制原理

(1) 定压差控制:控制供、 回水干管压差保持恒定的控制方法称为定压差控制。供、 回水干管压差不变时水泵提供的揚程保持恒定,故定压差控制又称为定揚程控制。此做法是:根据冷热水循环泵前后的集水器和分水器的静压差,控制冷热水循环泵的转速,使此静压差始终稳定在设定值附近。

(2) 定末端压差控制:控制末端(最不利)环路压差保持恒定的控制方法称为末端压差控制。此做法是:根据空调水系统中处于最不利环路中空调设备前后的静压差,控制冷热水循环泵的转速,使此静压差始终稳定在设定值附近。

(3) 最小阻力控制:最小阻力控制是根据空调冷热水循环系统中各空调设备的调节阀开度,控制冷热水循环泵的转速,使这些调解阀中至少有一个处于全开状态的控制方法。

(4) 温差控制:控制供、回水干管水温差保持恒定的控制方法,称为温差控制。当负荷下降时,如流量保持不变,则回水温度下降,温差相应变小,要保持温差不变,可通过控制温差控制器、变频器来降低水泵转速,减少水流量,此时水泵能耗以转速三次方的关系递减。